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耦合黑磷量子點與MnO2納米的高效電化學氮還原

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電化學氮還原反應（NRR）是在環境條件下將氮氣固定為氨的一種有前途的策略，但高成本的貴金屬催化劑卻嚴重阻礙了電化學氮還原反應的發展。
作為代表性二維非金屬材料，黑磷（BP）具有與氮相似的價電子結構，可有效吸附非活性氮氣分子并活化其N-N三鍵，同時BP相對弱的氫吸附能力也會限制競爭性的析氫反應。

因此通過液相剝離法制備了超小BP量子點（QD），然后通過范德華相互作用將BPQDs組裝固定在具有催化活性的MnO2納米片上。

期間得益于高活性的BPQDs與褶皺的MnO2納米片之間的協同作用，所制備的BPQDs/MnO2催化劑在電化學氮還原反應中表現出了較高的催化活性、選擇性以及較好的穩定性。 

BPQDs具有非常好的單分散性和均勻性，具有特別窄的尺寸分布，其中90％以上的BPQDs的直徑都在2-3 nm范圍內。超小尺寸可提供豐富的電化學活性位點和較弱的擴散勢壘，使其催化性能更具競爭力。

與單一組分相比，BPQDs/MnO2復合材料在產氨速率和法拉第效率方面都具有明顯提升的催化活性，這主要歸因于樣品間的協同效應。

通過提出這種由經相互作用在MnO2納米片上組裝BPQDs的簡便策略。BP QDs的超小尺寸可促進活性位點的完全剝落。褶皺的MnO2納米片作為高效的基底通過一定的電子轉移牢固地固定了BPQDs，使BPQDs在電催化氮還原反應中避免聚集。
得益于MnO2納米片和BPQDs間的協同作用，與先前報道的催化氮還原反應的非金屬和過渡金屬電催化劑相比，該復合催化劑表現出令人印象深刻的催化性能。同時利用范德華相互作用的自組裝策略也對設計和制備混合電催化劑也有一定啟發。